国外是怎么理解岩石走向的（教你读懂岩石的密码）

你在野外找到了一块矿物，仔细观察后发现它具有以下特征：颜色为黄色，光泽类似于玻璃，晶体形态为板状，条痕为白色，手指甲刻不动，而用小刀能刻动，用锤子敲击它能碎成小方块，不具有发光性，也不具有磁性。根据前文所讲内容分析，这是一块什么矿石？

方解石，板状晶体组成的晶簇。摄影：马志飞

　　答案是：方解石。最主要的鉴定依据是“手指甲刻不动，而用小刀能刻动，”，这里表明了它的莫氏硬度介于手指甲的硬度2.5与小刀的硬度5.5之间，而且“用锤子敲击它能碎成小方块”，正符合方解石“块块方解”的典型特征，再对照其他特征，即可得出准确结论。

　　好啦，在认识了主要的矿物之后，接下来我们研究下岩石。有人说：“石头是上帝随手捏就的，矿物晶体则是上帝用尺子丈量、精心设计出来的。”的确，相对于那些五彩斑斓、形态各异的矿物晶体而言，岩石显得黯淡无光。自然界中的岩石随处可见，基本都是灰黑色或灰白色，凸凹不平的岩石表面裸露着岁月斑驳的痕迹，即使我们每天从岩石边走过，也很少会留意它们。

　　“眼高手低”向来是年轻地质工作者的通病，即使理论上说都头头是道，来到野外也难以做到百分之百准确。刚上大学那会儿，一位老师带着我们到野外实习，随手捡起一块石头让我们辨认是什么岩石，同学们开始仔细查看，并用放大镜观察，还有的同学翻开教科书对照标本查验，给出的答案却是五花八门。没想到，最后老师告诉我们那只不过是一块水泥疙瘩！

　　在认识岩石之前，我们需要先了解一下岩石是如何形成的。

什么水成火成！人家是集大成

　　现在我们都知道了，岩石并不是上帝随手捏就的，矿物晶体也不是上帝用尺子丈量、精心设计出来的。它们都是历经亿万年的历史逐渐形成的，我们随手捡起的一小块碎石，可能都比我们整个人类的历史还要古老。

　　关于岩石的成因，科学家的争论一直持续到18世纪。被称为“德国地质学之父”的著名地质学家亚伯拉罕•戈特洛布•维尔纳，是第一个使地质学系统化成为一门科学的人，他认为，是水的力量营造了一切地质系统，地球上的岩石都是在水下沉淀而成的。自原始海洋到现在，水面在不断地下降，原始岩石露出水面后开始发生风化、堆积而形成新地层。可是，后来有人对他的观点提出了质疑，英国著名地质学家詹姆斯•赫顿通过研究发现：玄武岩和花岗岩曾经是熔体，很显然，这些岩石不是水成的，他的理论被后人称为“火成论”。“水成论”与“火成论”的激烈争辩看似水火不容，但都有深远的意义，极大地推动了地质学的发展。

被称为“德国地质学之父”的著名地质学家亚伯拉罕•戈特洛布•维尔纳(1749–1817)

英国著名地质学家詹姆斯•赫顿（1726 - 1797）

　　随着地质学家的不断研究，人们逐渐认识到岩石既不完全是“水成”，也不完全是“火成”，而是二者兼而有之，甚至还有除此之外的第三种作用形成的岩石。现在我们知道地球上的岩石分为三大类：岩浆岩、沉积岩和变质岩，简单的划分为“水成”或者“火成”都是片面的。

三大岩类相互转化

烈火中永生的金刚——岩浆岩

　　顾名思义，岩浆岩，是一种与岩浆活动有关的岩石，一般而言，岩浆岩周围会保留有火山活动的痕迹，如火山口、柱状节理等。

流动的熔岩

　　在英国北爱尔兰的大西洋海岸，有一段长六公里的石堤，呈台阶状向大海延伸。奇怪的是，这段石堤是由正六边形的石柱组成的，一根紧挨一根，一共有三万七千多根，有的石柱高出海面，或者与海平面持平，更多的则是淹没于水下，形成一片石柱林，屹立在大海之滨，井然有序，十分壮观。这些石柱是哪来的呢？当地的传说是古时候的巨人搬来的，所以称之为“巨人之路”。后来，地质学家经过研究发现，这些石柱并非人工建造，而是由玄武岩（岩浆岩的一种）组成，是大自然的杰作。早在6000万年前，这里发生了多次大规模的火山喷发，一股股灼热的熔岩从地下深部喷涌而出，像河流一样流向大海，当它们碰到海水时，就迅速冷却成固态，并持续向中心收缩，均匀的收缩力使得它们都成了规则的六方柱。

英国北爱尔兰的“巨人之路”，这段石堤是由正六边形的石柱组成的，一根紧挨一根，一共有三万七千多根

　　地质工作者辨识岩浆岩主要是观察它们的结构和构造，通俗地讲，就是观察岩浆岩中矿物的晶体大小、形态以及这些矿物之间的组合关系。要是在这里细述，你听到显晶质结构、隐晶质结构、块状构造、流动构造……这些术语恐怕头都大了，说实话，笔者也对此犯愁，与其记住那么多理论，不如认识几种最典型的岩石来的更直接一点。地壳体积的64.7%都是岩浆岩，它们是地壳中含量最多的岩石。岩浆岩分为很多种，包括玄武岩、花岗岩、闪长岩、正长岩、橄榄岩等，但最主要的是前两种，几乎占到了岩浆岩总量的70%以上。

“阿波罗15号”在月球上采集的玄武岩，其中含有丰富的橄榄石矿物

　　玄武岩，虽然在地壳中的含量较高，但并不容易见到，因为它主要存在于洋底，主要矿物成分是斜长石和辉石。从外观来看，它颜色灰暗，颗粒细小而且致密，常常具有气孔。

致密块状玄武岩

带有气孔构造的玄武岩

　　花岗岩则是一种分布最广的侵入岩，它颜色鲜艳，有粉红色、肉红色、浅灰色等，其中主要的矿物成分是石英、长石和云母，强度高，经久耐用，是十分常见的建筑装饰石料，比如充当石柱、地板等。

安徽黄山的花岗岩体

花岗岩风化后的岩体

花岗岩石材

抛光后的各种颜色花岗岩石材

沉积下来的才是精华——沉积岩

　　地壳总体积的7.9%为沉积岩，其中82%为页岩，12%为砂岩类，6%为石灰岩类。这类岩石最容易识别，因为它们是在地壳表面常温常压下，由风化、剥蚀、搬运、沉积和固结成岩等作用形成的，通常沉积在水平或近水平的地层中，往往具有十分明显的层理。此外，沉积岩中常常含有化石，这也是识别沉积岩的重要标志之一。

含有大量化石的石灰岩

　　页岩，顾名思义，是一种类似于书页的岩石，它具有薄页状或薄片状层理，是由黏土物质沉积形成的岩石，在受到外力打击时易裂成碎片，颜色可呈黑色、灰色、黄色等。

风化破碎的页岩

很容易被劈成薄片的页岩

　　砂岩，是由砂粒经长期、巨大的压力压缩胶结而成，主要矿物成分为石英和长石，颜色有棕色、黄色、红色、灰色和白色等多种。在美国科罗拉多高原上的，有一片如同海浪一样的岩石，如果你走进这里，就仿佛置身于海浪之中，令人惊讶不已，所以人们称之为“石浪”。其实，这只是砂岩的岩层而已，一般而言，沉积岩通常都是在河床上沉淀并固结而成的，可是“石浪”不同，它之所以能像翻腾的波浪一样，主要是风的功劳。早在1.9亿年前，这里本是一片沙漠，长年累月的风吹，携带大大小小的砂砾逐渐在沙漠上堆积起来，并固结成岩石，所以叫风成砂岩。顺着砂岩的纹路和交错的层理，我们还可以想象到亿万年前的强大风沙。

在美国科罗拉多高原上，有一片如同海浪的岩石，如果你走进这里，就仿佛置身于海浪之中，令人惊讶不已，所以人们称之为“石浪”

　　石灰岩，是一种主要由方解石组成的沉积岩，它们在漫长的地质历史时期里从海水中源源不断地沉积下来，覆盖在各个大陆之上，直至今日，它仍像珊瑚礁一样在热带地区和浅海底部形成。石灰岩之所以能够形成，是由于海水里含有两种高浓度的溶解物质：钙离子和碳酸氢根离子。在大多数海洋的表层，珊瑚、蛤和其它一些海洋栖息生物都使用这两种溶解物合成方解石或文石，从而制造身上的保护壳。它们死后，躯壳沉淀下来就变成了石灰岩，所以，我们在石灰岩中常常会发现海洋生物的化石。可是，石灰岩在特定的地质条件与气候条件下，易于发生岩溶现象，产生大小不一的空洞，时间久了就会形成岩溶塌陷。

菲律宾的普林塞萨地下河，形成于石灰岩地层中

被侵蚀的石灰岩

石灰岩地层中形成的地下溶洞

遭受了风化的石灰岩

百变金刚——变质岩

　　变质岩的识别较为困难。岩浆岩和沉积岩都可以转变为变质岩，在适当的高温、高压条件下，原来岩石的物理性质、化学成分和结构构造都可能发生变化，从而形成新的岩石。识别变质岩，最直接的手段是，观察有没有那些只有在变质作用下才能形成的矿物，如滑石、石墨、绢云母、阳起石等。

白色的大理岩

板岩用作屋顶瓦片

条带状大理岩

　　变质岩占地壳总体积的27.4%，其中最常见的是大理岩、板岩等。

　　大理岩，因盛产于中国云南大理而得名，这是一种由石灰岩、白云岩等碳酸盐岩变质而成的变质岩，其中的主要成分方解石、白云石含量超过50%。一般情况下，大理岩为白色，随着其中所含杂质成分的变化，其颜色也变化多端。在宾馆、酒店、机场、车站、码头等富丽堂皇的建筑内几乎都能见到它的身影。因为大理石经过切割和打磨后具有很高的耐磨性和光洁度，可防水、防冻，而且具有独特的纹理和图案，形似天然的山水风景画，所以常被用来做成地板砖或石雕等。其中，结构均匀致密、颗粒细腻的大理岩被称为汉白玉，是大理岩中较贵重的品种，常被用来制作成宫殿中的石阶、护栏和雕塑等，北京天安门前的华表、人民英雄纪念碑上面的浮雕都是采用的汉白玉。

用白色大理岩建造的印度泰姬陵

　　板岩，是泥岩、页岩等岩石变质而成的，颜色有黑色、灰色、红色等，结构致密，呈平板状，敲击时可发出清脆的响声，常被用来制成地板或屋顶的瓦片。

用板岩铺成的屋顶瓦片

　　野外我们看到的岩石有很多种，准确给它定名并非易事，作为非专业人士，大家并不需要掌握太多有关岩石识别和命名的知识，但通过观察，我们至少应该识别出来它究竟属于三大类岩石中的哪一类，只有这样才能大致了解它的前世今生，有助于我们认识自然界，免得闹出笑话。2015年11月，四川省泸州市合江县南滩镇攀湾村发生了一件怪事：大批来自于四面八方的人们涌入河滩，大都穿着橡胶裤子，手持铁锹，在齐腰深的水里忙活，只为了能找到几块“能透光的石头”。因为传言说一块这样的石头可以卖几百甚至几万元。后来经过新闻记者调查发现，没有人能真正靠这个赚到钱，地质队员的鉴定结果表明，村民所挖的石头只不过是普通的鹅卵石而已，河床上到处都是，并不值什么钱。

泸州上演“疯狂的石头” 上百人河滩挖玉石（图片来源：华西都市报）

鹅卵石

　　再给大家讲一个搞笑的段子。某大学地质实习期间，一位老师考查同学们的实习情况，从大家采集的样品中拿出一块就问：“这是哪个组的岩石？”某同学看了一眼回答道：“这不是我们组的。”老师没好气地又问一次：“我是说它是哪个组的！”该同学诧异地盯着老师说：“这真不是我们组的！”好吧，或许你看完这个笑话并没有笑，其实我想说的意思是，地质工作者采集岩石样品不仅要识别它的岩性，还要搞清楚它是“哪个组的”，因为以实际岩石组分的特征为基础建立起来的岩石地层单位——群、组、段等，是地层划分的一种重要方法。比如九龙山组，为一套灰紫和灰绿色陆相碎屑及含火山碎屑沉积岩，主要出露于中国河北尚义、下花园、丰宁、滦平、承德及北京西山等地，属于中侏罗世早期地层，这对于地层划分具有重要意义。

　　看完此文，是不是觉得搞地质跟大家想象的不一样？实话告诉大家，地质工作辛苦，甚至很土、很脏，在野外取样、打钻、搞地球物理勘探，经常会把我们搞得浑身脏兮兮。但是如果你把地质作为一种业余爱好，闲暇之余登山、旅行，寻宝，没有工作任务的要求，那倒也是件很有意思的事情。了解一点岩石、矿物的知识，说不定还能让你成为时尚达人，那些光彩夺目的珠宝，也是地质学研究的内容呢

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